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飞行员航空知识手册 航空知识手册全集

时间:2011-04-08 11:31来源:网络 作者:航空 点击:


随着正常进气的飞机爬升,它最终到达歧管绝对压力不足以正常爬升的高度。这个高度限制是飞机的适用升限,它直接受发动机产生功率的能力影响。如果进入发动机的空气被增压器或者涡轮增加器增加了压力,发动机适用升限可以增加。由于这些系统,你可以飞行在更高的高度,有利于真空速更高,增加绕开不利天气的能力。
增压器
增压器是一个马达驱动的空气泵或者压缩机,它增加歧管压力迫使油气混合气进入气缸。歧管压力越高,油气混合气密度越高,发动机就能够产生更多的功率。对于正常进气的发动机,进气压力是不可能高于周围空气压力的。增压器可以提高歧管压力到30英寸汞柱以上。
增压式进气系统的结构和正常进气系统的结构类似,在燃油计量装置和进气歧管之间多了一个额外的增压器。增压器是由马达通过一个一倍速,二倍速或者可变速的齿轮系驱动的。另外,增压器可以有一级或者多级。每一级增加一次压力。因此,增压器根据发生增压的次数可以分为单级,两级,或者多级。
早期形式的单级单速增压器被称为海平面增压器。装配了这种类型增压器的发动机称为海平面发动机。就这种类型的增压器,使用了一个单级齿轮驱动叶轮来增压发动机在所有高度产生的功率。然而,缺点是使用这种增压器,发动机输出功率仍然随高度增加而降低,类似于发生在正常进气的发动机上。
很多高功率辐射式发动机会使用单级-单速增压器,使用一个朝前的进气口,因此进气系统可以完全利用冲压空气。进气道空气通过管道到达汽化器,在那里和气流成比例计量燃油。油气通过管道输送到增压器或者压气机叶轮,它向外加速了油气混合气。一旦被加速,油气混合气通过一个扩压器,在这里空气速度弥补了压力能量。经压缩后产生的高压油气混合气被直接送到气缸。
一些二战期间开发的大的辐射式发动机有一个单级双速增加器。对于这种增压器,单个叶轮可以运行在两个速度上。低叶轮速度称为低压气机设定,而高叶轮速度称为高压气机设定。在装配双速增压器的发动机上,在驾驶舱中有一个控制杆或者开关驱动一个滑油离合器在两个速度间切换。
在正常运行下,起飞时增压器被设定在低压气机位置。在此模式,发动机变成地面增压的发动机,功率输出随着飞机高度增加而降低。然而,一旦飞机到达一个特定高度,功率就会降低,且增压器控制要切换到高压气机位置。然后油门复位到需要的进气压力。装配这种增压器的发动机叫高度发动机。如图5-11

涡轮增压器
往复式发动机增加马力的最有效率方法是使用涡轮增压器。齿轮驱动增压器的一个主要缺点是它的功率增加使用了很大部分的发动机功率输出。这个问题用涡轮增压器来避免,因为涡轮增压器的动力来源于发动机的废气。这就是说涡轮增压器从排出的气体重新获得能量。
涡轮增压器的另一个主要优点是可以控制它们在海平面到临界高度内维持发动机的海平面马力。在临界高度之上,功率输出和正常进气的发动机一样会下降。
涡轮增压器增加了发动机的进气压力,这样发动机可以在海平面或者更高高度上获得更大马力。涡轮增压器有两个主要的部分组成:一个涡轮机和一个压缩机。压缩机部分有一个高速旋转的叶轮。当进气经过叶轮的叶片时,叶轮加速了空气,使得大量空气流过压缩机罩。叶轮的作用进而产生高压高密度的空气,它被输送到发动机。为旋转叶轮,发动机的废气被用于驱动安装在叶轮驱动轴对端的涡轮。通过把不同质量的废气引流过涡轮,可以产生更多的能量,导致叶轮输送更多压缩的空气到发动机。废气门用于调节流进涡轮的排气质量。废气门本质上就是一个安装在排气系统中的蝶形阀门。当它关闭后,发动机的大多数废气被迫流过涡轮机。打开时,废气绕过涡轮机直接从发动机的排气管排出。如图5-12

由于废气被压缩时温度升高,涡轮增压器导致进气温度增高。为降低这个温度以及减少爆燃的风险,很多涡轮增压发动机使用一个中间冷却器。中间冷却器是一个小的热交换器,它在热的压缩空气进入燃油计量装置前使用外部空气来冷却这些热空气。

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